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《福建农林大学》 2019年
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不同林下植被管理模式杉木大径材人工林材种结构及土壤特性分析

季春杉  
【摘要】:杉木人工林生态系统控制其中一个重要的工作内容就是杉木人工林林下植被管理。杉木人工林林下植被管理好与坏,不仅影响着杉木人工林生态系统的稳定性,而且还影响着杉木人工林的生长及林地的长期生产力维护。至目前为止,我国南方杉木人工林培育仍以中径材为主。随着人民生活水平提高,杉木大径材市场供不应求。如何科学培育杉木大径材,并实现杉木林地的可持续经营成为当今杉木科技工作者急需解决的技术难题。本论文以福建省洋口国有林场35年杉木大径材林分为研究对象,通过野外调查及室内分析,分析林下植被保留、林下植被去除+林下套种楠木、林下植被去除(对照)三种杉木大径材林下植被管理模式对杉木大径材人工林生长、材种结构以及土壤物理化性质、土壤酶活性和土壤微生物多样性的影响,并进行各指标间的相关关系分析,研究结果不仅可正确评价杉木人工林林下植被管理对杉木人工林生态系统结构的影响,而且还可为杉木人工林大径材高效培育,实现杉木人工林林地的可持续经营提供理论参考依据。主要研究结果如下:(1)通过分析对比不同林下植被管理模式下的杉木大径材人工林林分平均生长量,杉木径级分布规律、杉木直径离散度、杉木材种结构,结果表明:杉木大径材林下植被保留管理模式林分结构较合理,杉木大径材出材量较高,林下植被保留管理模式有利于杉木大径材的生长;林下植被去除+林下套种楠木管理模式有利于林分空间稳定性和恢复杉木生长量,杉木大径材出材率较高;林下植被去除管理模式林分结构较为单一,杉木大径材生长速度较慢,杉木大径材出材率较低。(2)通过对不同林下植被管理模式下杉木大径材人工林的土壤物理性质进行研究,结果表明:林下植被保留管理模式土壤质量含水量较高,相比林下植被去除管理模式土壤物理性质较好;林下套种楠木管理降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度,有效改善了土壤物理性质。林下植被去除管理增加了土壤容重、降低了土壤孔隙度和质量含水量,对土壤物理性质产生较不利的影响。(3)通过对不同林下植被管理模式下杉木大径材人工林的土壤化学性质进行研究,结果表明:林下植被保留管理模式土壤有机质含量、全钾含量、速效钾含量均不同程度高于林下植被去除管理模式;林下植被去除+林下套种楠木管理模式显著提高了土壤全氮、水解氮、速效磷含量(p0.05),一定程度上提高了土壤有机质、全磷含量;林下植被去除降低了土壤有机质含量、全氮含量;显著降低了土壤全钾、速效钾含量(p0.05)。(4)通过对不同林下植被管理模式下杉木大径材人工林的土壤酶活性进行研究,结果表明:林下植被保留管理模式土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶活性显著高于林下植被去除管理模式(p0.05);林下套种楠木管理模式显著促进了表层土壤蔗糖酶活性、酸性磷酸酶活性及多酚氧化酶活性,林下植被去除管理模式显著增加了土壤脲酶活性(p0.05),蔗糖酶活性、多酚氧化酶活性和过氧化氢酶活性相对较低。(5)通过高通量测序获得杉木大径材人工林土壤细菌群落结构、细菌多样性特征表明:不同林下植被管理模式下,所有Tags共鉴别出38个土壤细菌门类和78个纲,土壤细菌主要的优势门为:放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),不同林下植被管理模式均有显著性差异物种(p0.05)。土壤细菌物种多样性指数均表现为:林下植被保留林下植被去除林下植被去除+林下套种楠木,说明林下植被保留管理模式土壤细菌丰富度较高;林下植被去除+林下套种楠木管理模式相比林下植被去除管理模式增加了土壤细菌物种多样性,林下植被去除导致细菌物种(OTUs)降低,同时影响了土壤细菌多样性和丰富度。林下植被管理对土壤细菌群落组成产生了一定影响。(6)土壤细菌多样性指数分别与土壤理化性质、土壤酶活性进行相关分析表明:土壤细菌多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、水解氮和速效钾含量呈显著正相关关系,与土壤物理性质均没有显著相关关系;土壤细菌多样性指数与土壤蔗糖酶活性和多酚氧化酶活性呈显著正相关关系,土壤细菌多样性指数与土壤过氧化氢酶活性呈极显著正相关关系。土壤细菌群落结构与土壤理化性质相关性分析表明:土壤全氮含量、全磷含量、水解氮含量、速效磷含量、总孔隙度、毛管孔隙度和质量含水量与土壤细菌群落组成有显著性相关关系。通过CCA典范对应分析进一步分析后表明:引起细菌群落结构异质性重要环境因子为土壤全氮含量、全磷含量、水解氮含量、速效磷含量、质量含水量。说明林下植被管理通过改变土壤环境因子驱动土壤细菌的群落结构异质性。(7)通过高通量测序获得杉木大径材人工林土壤真菌群落结构、多样性表明:不同林下植被管理模式下,所有Tags共鉴别出10个土壤真菌门类和23个纲,杉木大径材人工林土壤真菌主要的优势门为:子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和球囊菌门(Mortierellomycota),不同林下植被管理模式均有显著差异性物种(p0.05)。土壤真菌物种多样性指数均为:林下植被保留林下植被去除林下植被去除+林下套种楠木。林下植被保留管理模式土壤真菌丰富度较高;林下植被去除+林下套种楠木管理模式相比林下植被去除管理模式增加了表层土壤真菌多样性;林下植被去除管理模式对土壤真菌物种丰富度和多样性有一定抑制作用。(8)土壤真菌多样性指数分别与土壤理化性质、土壤酶活性进行相关分析表明:土壤真菌多样性指数与土壤全氮含量、全磷含量、水解氮含量、速效钾含量呈显著正相关关系,与土壤物理性质均没有显著相关关系;土壤多样性指数与土壤蔗糖酶活性、多酚氧化酶活性呈显著正相关关系,土壤过氧化氢酶与土壤真菌多样性指数呈极显著正相关关系。土壤真菌群落优势门与土壤理化性质相关性分析表明:土壤容重、非毛管孔隙度、质量含水量、速效磷含量与土壤真菌群落组成有显著性相关关系。通过CCA典范对应分析是进一步分析后表明:非生物环境因子共解释了土壤真菌生物量78.1%异质性,引起真菌群落结构变化主要环境因子为:土壤容重、质量含水量、非毛管孔隙度及速效磷含量。林下植被管理通过改变土壤非生物环境因子,从而驱动了土壤真菌的群落结构异质性。综合以上研究结果发现:林下植被管理模式对杉木大径材人工林林分结构、材种结构、土壤理化性质、酶活性、土壤微生物物种多样性及群落结构均造成不同程度的影响。林下植被去除管理模式较不利于杉木大径材人工林材种结构优化和土壤特性的改善,林下植被保留和林下植被去除+林下套种楠木这两种管理模式较适合杉木大径材人工林生态可持续发展。
【学位授予单位】:福建农林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:S791.27;S714

【参考文献】
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